神经发生是指中枢神经系统（CNS）中神经干细胞分化为神经元的过程，初步发生在胚胎发育阶段，这一阶段被称为神经发育或产前神经发生。在出生后，这一过程继续存在，称为产后神经发生和成年神经发生，明显区别于产前神经发生。在神经发育期间，心室区外胚层来源的神经上皮细胞（VZ）产生了哺乳动物中枢神经系统的原始神经干细胞，即径向胶质细胞（RGCs）。RGCs不仅能够自我更新，还可以通过不对称分裂直接或间接产生神经元，进一步形成自我更新的子细胞。

神经干细胞具有产生构成中枢神经系统的神经元和胶质细胞的潜力。因此，它们在神经发育研究、神经疾病建模和再生医学中一直处于前沿，开发有效获取神经干细胞的方法显得尤为重要。目前，已确立三种主要获得神经干细胞（NSCs）的方法：首先，从原始神经组织中分离，再加入碱性成纤维生长因子和表皮生长因子以诱导其增殖和自我更新；其次，通过胚状体形成或单层培养诱导多能诱导干细胞的分化；最后，采用小分子联合使用或单纯小分子化合物组合，通过化学转分化直接诱导体细胞转分化。

神经干细胞的行为受外部微环境的显著影响，这种环境被称为干细胞巢。细胞因子及生长因子所介导的信号、以及生物物理和机械诱因密切调控着接近成熟的神经细胞，从而指导神经干细胞的行为。这些调控信号和小分子可用于调节相关信号通路并在体外培养中应用，通过此方式影响神经细胞的培养成果。

神经发育和疾病建模的研究涉及多种类型的神经细胞培养，具有不同程度的同质性和复杂性。非极化神经干细胞的二维单层培养是最简单的方法，适用于高通量筛选。相比之下，神经节（二维结构）和球状体、类器官（更复杂的三维培养类型）可以更好地模拟细胞之间以及细胞与细胞外基质（ECM）的相互作用。然而，当前在类器官培养中仍未发现某些类型的神经细胞，如小胶质细胞，尽管三维组织模型为研究人类大脑发育和疾病提供了良好的平台，但也面临着诸多挑战，如细胞坏死和培养物间及特定组织区域内形态重复性问题。

工程模型（如支架技术和微流控芯片平台）的应用旨在模拟活体组织的微环境，以研究神经网络的形成和神经疾病模型的构建，进一步推动了神经干细胞的研究。生物物理因素，如细胞外基质的硬度和机械牵引，直接影响神经干细胞的发展；较硬的凝胶可促进其向胶质细胞分化，而更软的多孔凝胶则更倾向于分化为神经元细胞并促进细胞迁移。结合细胞生物学模型与工程模型，有助于改善组织结构和再生性。

神经研究的新进展是生物打印，这是3D打印的一个分支，能够精确地排列细胞、细胞外基质及信号因子，从而形成具有复杂结构的活体组织。通过适当的分化信号对神经干细胞进行生物打印，不仅克服再生障碍，还能形成细胞排列复杂、与天然神经组织更相似的人工神经组织。神经干细胞能够分泌可溶性神经营养因子并分化为多种神经细胞类型，使其在神经再生和相关疾病治疗中展现出广阔前景。

目前，神经干细胞移植在多种神经退行性疾病的动物模型中显示了积极效果，包括阿尔茨海默病、肌萎缩性脊髓侧索硬化症（ALS）、亨廷顿病和帕金森病（PD），同时还应用于脊髓损伤模型、中风、创伤性脑损伤、癫痫和脑性瘫痪等。然而，神经干细胞移植及神经元治疗同样面临挑战，如同源细胞来源不足、移植细胞存活率低、细胞分化差以及轴突生长不良。通过在生物工程材料支架上应用机械和生物化学参数，可以期望改善神经干细胞和神经元的治疗效果。

在神经干细胞和神经发育研究中，重要的方法之一是识别和鉴定各类型神经细胞。这通常通过观察在不同神经发生阶段表达的神经谱系标记物来实现，这些标记物包括DNA、RNA或蛋白质标签。

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